Nukleartechnologie: Forschungsperspektiven für Generation IV und Transmutation?

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1 Nukleartechnologie: Forschungsperspektiven für Generation IV und Transmutation? Prof. Dr.-Ing. habil. Antonio Hurtado Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik 30. Juni 2009 Zukunftsenergien Zukunftstechnologien Zukunftsperspektiven Konrad Adenauer Stiftung, Berlin

Antonio Hurtado Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik 30.

2 Weltweite Entwicklung von Kernreaktoren

3 Kernenergie und Stromerzeugung / Welt und Europa

4 Der Evolutionary Pressurized Reactor (EPR) Beherrschung von Kernschmelzunfällen Doppelschaliges Containement Kernschmelzauffangsystem

5 Generation 3: Corecatcher des EPR Corecatcher im Bau (Olkiluoto-3) Seite 5

6 Strategische Ziele einer künftigen Kernenergienutzung Nachhaltigkeit - Sicherstellung der künftigen Brennstoffversorgung - Schonung der Atmosphäre durch Kernenergie und nuklear erzeugten Wasserstoff - Wesentliche Reduktion des Abfalls Wirtschaftlichkeit - Wettbewerbsfähige Stromentstehungskosten - Minimierung wirtschaftlicher Risiken - Kombination: Nukleare Stromerzeugung und H 2 -Produktion Sicherheit & Zuverlässigkeit - Nutzung von Konzepten mit inhärenten Sicherheitssystemen - Verbesserung des öffentlichen Vertrauens in die Sicherheit der Kernenergie Proliferationsbarrieren - Maßnahmen, die eine Entwendung und Weiterverbreitung von Spaltmaterial erschweren - Schutz der Anlage vor terroristischen Angriffen

Nukleare Stromerzeugung und H 2 -Produktion Sicherheit & Zuverlässigkeit - Nutzung von Konzepten mit inhärenten Sicherheitssystemen - Verbesserung des öffentlichen Vertrauens in

7 Gas-Cooled Fast Reactor (GFR) Lead-Cooled Fast Reactor (LFR) Sodium-Cooled Fast Reactor (SFR) 11. und 12. Very High Temperature Reactor (VHTR) Supercritical Water-Cooled Reactor (SCWR) Molten Salt Reactor (MSR)

8 Inhärente Sicherheit am Beispiel des Hochtemperaturreaktors Selbsttätige Abschaltung der nuklearen Kettenreaktion Selbsttätige Abfuhr der Nachzerfallswärme aus dem Reaktorsystem durch Wärmestrahlung, Wärmeleitung und freie Konvektion Erhalt aller Spaltproduktbarrieren in allen denkbaren Störfallsituationen 1600 T/ C MWth Cylindric-Core 300 MWth 2-Zone-Core 500 MWth Central-Column-Core t/h

Konvektion Erhalt aller Spaltproduktbarrieren in allen denkbaren Störfallsituationen 1600 T/ C 1500 1400 1300 1200

9 Kugelförmiges Brennelement des HTR

10 Flexibler Brennstoffeinsatz am Beispiel des VHTR Waffen- Plutonium TRISO Er-167 abbrennbarer Absorber Reines W-Pu, kleine C.-Partikel TRISO Beschichtung 750,000 MWd/HMt Abbrand Minor Actinides aus Wiederaufarbeitung LWR Actiniden, kleine C.-Partikel TRISO - Beschichtung 700,000 MWd/HMt Abbrand Elektroenergie Prozeßwärme Wasserstoff LWR-Abfälle in TRISO c.p. LEU TRISO Konventionelle Absorber größere LEU C.-Partikel TRISO coated GWd/HMt burnup

-Partikel TRISO Beschichtung 750,000 MWd/HMt Abbrand Minor Actinides aus Wiederaufarbeitung LWR Actiniden, kleine

11 Was bedeutet Transmutation? Umwandlung langlebiger Radionuklide in kurzlebige oder stabile Isotope Ziel: Radiotoxizität der endgelagerten Abfälle soll nach einigen hundert Jahren auf ein Niveau, wie z. B. Natururan, abklingen Deutliche Verringerung des Langzeit-Gefährdungspotentials

Ziel: Radiotoxizität der endgelagerten Abfälle soll nach einigen

12 Beschleuniger-getriebene unterkritische Systeme ADS* Proton Beam Prinzip: Ein hochenergetischer Protonenstrahl trifft auf ein Target. Durch Spallationsreaktionen werden Neutronen aus dem Target herausgeschlagen. g Sie bewirken durch Spaltreaktionen die Aufrechterhaltung der Kettenreaktion in dem unterkritischen Reaktor. Extended lead molten medium Beam Channel Heat Exchanger Beam window n n n n Collimator Heat Exchanger Liquid lead target n Fuel *ADS: Accelerator Driven System Fission Spallation

g Sie bewirken durch Spaltreaktionen die Aufrechterhaltung der Kettenreaktion in dem unterkritischen Reaktor.

13 Entsorgung radioaktiver Abfälle / deutsches Konzept Endlagerung hochradioaktiver Abfälle

14 Entsorgung radioaktiver Abfälle / deutsches Konzept Gemeinsame Diskussion Weltweite Energieversorgung und Erhalt der Biosphäre ohne Kernenergie möglich? Sicherheit von Kernreaktoren infolge inhärenter Systemeigenschaften Transmutation zur Reduzierung der Halbwertszeit und der Toxizität hochradioaktiver Restabfälle Rolle Deutschlands im Zentrum Europas in der kerntechnischen Ausbildung, Forschung und Entwicklung

Sicherheit von Kernreaktoren infolge inhärenter Systemeigenschaften Transmutation zur Reduzierung der

15 Herausforderungen einer nachhaltigen Weltenergieversorgung The world of energy must change if world population and energy supply are to continue as before

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